Як працює система накопичення енергії акумулятора? - Блог

СЕРІЯ BESS KNOWLEDGE

Як працює система накопичення енергії акумулятора?

Система накопичення енергії батареї (BESS) заряджається, перетворюючи електроенергію на постійний струм і зберігаючи її електрохімічним способом в елементах батареї. Коли потрібна енергія, процес змінюється: батарея вивільняє постійне живлення, система перетворення електроенергії (PCS) перетворює її на контрольовану змінну, а система управління енергією (EMS) координує розподіл відповідно до цілей місця або мережі. Протягом усього процесу система керування батареєю (BMS) контролює стан елемента та встановлює безпечні робочі обмеження.

Цей простий опис приховує скоординовану послідовність електричного перетворення, вимірювання,-прийняття рішень і захисту. У комерційному чи промисловому проекті акумулятор не вирішує самостійно, коли заряджати чи розряджати. BMS, PCS, EMS, лічильники, захисні пристрої та контролер місця безперервно обмінюються обмеженнями та командами, щоб установка могла видавати необхідну потужність без перевищення електричних, теплових або договірних меж.

Повну інформацію про дизайн, розміри, безпеку та структуру закупівель дивповний посібник із систем накопичення енергії акумуляторівперед завершенням розробки специфікації системи.

На цій сторінці

Принцип роботи BESS за одну хвилину
Що відбувається під час зарядки BESS?
Що відбувається під час розрядки BESS?
Як BMS, PCS і EMS працюють разом
AC{0}}Coupled vs DC-Coupled BESS: як змінюється робота
Як режими роботи BESS змінюються залежно від програми
Ефективність BESS, стан заряду та стан здоров'я
Як BESS реагує на несправності та безпечно вимикається
Контрольний список операційної-обачності BESS
Часті запитання
Висновок

Принцип роботи BESS за одну хвилину

BESS працює як контрольований двонаправлений буфер енергії. Метри вимірюють майданчик і сітку; EMS визначає бажану дію; BMS підтверджує допустимі межі батареї; PCS перетворює потужність в потрібному напрямку; системи захисту контролюють процес; і SCADA записує продуктивність і сигнали тривоги.

Вимірюйте попит, виробництво, стан мережі, стан обладнання та стан батареї.

Розрахуйте необхідну команду заряду, розряду або режиму очікування.

Перевірте межі заряду/розряду акумулятора, блокування та дозволи захисту.

Перетворюйте потужність через PCS, одночасно регулюючи струм, напругу, частоту та реактивну потужність за потреби.

Контролюйте результат, коригуйте команду та записуйте робочі дані.

Цикл керування безперервно повторюється. Швидкість реагування залежить від послуги та архітектури: контролер-керування попитом може діяти до того, як буде перевищено порогову суму, тоді як контролер-підтримки мережі може швидко реагувати на умови напруги чи частоти. Потрібну реакцію, точність і межі вимірювання слід уточнювати, а не припускати.

Що відбувається під час зарядки BESS?

Зарядка починається, коли EMS або контролер заводу запитує поглинання енергії. Джерелом може бути комунальна мережа, сонячна генерація на місці, генератор або інше джерело змінного/постійного струму. У сполученій системі змінного струму PCS перетворює електроенергію змінного струму на постійний. У-схемі сонячної-плюс-накопичувачі постійного струму перетворювач постійного струму або архітектура спільного інвертора контролює передачу енергії між PV, акумулятором і шиною постійного струму.

Послідовність зарядки

Лічильник або прогноз визначає доступну енергію, недорогу-енергію, надлишок PV або потребу відновити резерв SOC.

EMS розраховує цільову потужність заряду, дотримуючись правил тарифів, експорту, розкладу та резерву.

BMS повідомляє про максимальну допустиму потужність заряду або струм на основі напруги елемента, температури, SOC і стану несправності.

PCS регулює постійну напругу та струм у межах цього обмеження та підтримує необхідну поведінку-з боку змінного струму.

BMS відстежує дисбаланс елементів і може зменшити ліміт заряду, коли елементи наближаються до верхньої межі напруги або температури.

У цільовий SOC, запланований час завершення або захисний ліміт контролер зменшує потужність і повертає систему в режим очікування.

Потужність заряду не завжди постійна. Він може звужуватися поблизу високого SOC, падати при низьких або високих температурах або обмежуватися дисбалансом клітин, потужністю PCS, навантаженням трансформатора, обмеженнями на імпорт сайту або доступною PV. Таким чином, моделі закупівель повинні використовувати робочу криву, а не припускати, що номінальна потужність доступна при кожному SOC і температурі.

Послідовність зарядки BESS

info-1600-894

Що відбувається під час розрядки BESS?

Під час розряду акумулятор вивільняє енергію постійного струму. PCS перетворює його в синхронізоване живлення змінного струму для об'єкта або мережі. EMS визначає рівень диспетчеризації, але BMS постійно обмежує команду, щоб утримувати комірки в межах дозволених напруги, струму, температури та SOC.

Послідовність розрядки

EMS виявляє пік, запланований високий{0}}ціновий інтервал, резервну подію, запит на експорт або сигнал-обслуговування мережі.

Він розраховує задане значення розряду та перевіряє резерв, тривалість і конкуруючі-пріоритети використання.

BMS публікує допустиму межу розряду та підтверджує, що контактори, системи контролю ізоляції та безпеки дозволяють працювати.

PCS споживає постійний струм і виробляє змінний струм із необхідною напругою, частотою, коефіцієнтом потужності та поведінкою-коду мережі.

Лічильники перевіряють надану потужність; контролер коригує відхилення та відстежує залишковий SOC.

Система зупиняється або перемикає режими в цільовому SOC, кінці диспетчеризації, відновленому стані мережі або захисному ліміті.

BESS може мати достатню кількість накопиченої енергії, але все одно не в змозі забезпечити номінальну потужність, якщо температура, SOC, напруга постійного струму, струм батареї, рейтинг PCS, вимоги до -реактивної потужності або обмеження захисту зменшують доступний вихід. Гарантії потужності та енергії повинні містити умови їх експлуатації.

Як BMS, PCS і EMS працюють разом

info-1600-886

Детальний обсяг обладнання та інтерфейси закупівель дивакумулятор, компоненти BMS, PCS та EMSперед завершенням розробки матриці відповідальності за засоби контролю.

система	Рішення або дія	Типовий обмін інформацією
BMS	Захищає та контролює батарею; оцінки SOC/SOH; розраховує допустимі межі заряду та розряду.	Напруга та температура комірки/стійки, SOC, SOH, обмеження струму, сигнали тривоги, стан контактора.
PCS	Перетворює потужність і регулює електричний інтерфейс.	Уставка потужності, постійна напруга/струм, змінна напруга/частота, реактивна потужність, стан і несправності.
EMS / заводський контролер	Вибирає режим роботи та оптимізує розподіл по об’єкту або об’єкту сітки.	Дані лічильників, прогнози, тарифи, цільовий резерв, команди мережі, доступність обладнання та обмеження.
SCADA / моніторинг	Візуалізує, записує та повідомляє стан рослини.	Час-дані, сигнали тривоги, події, команди користувача, звіти та віддалений доступ.

Надійна конструкція засобів керування використовує обмеження та дозволи, а не покладається на один контролер, щоб зрозуміти кожну внутрішню деталь. EMS запитує робочу точку; BMS заявляє поточний допустимий конверт батареї; і PCS виконує команду лише тоді, коли всі необхідні блокування істинні. У разі збою зв’язку кожна підсистема повинна перейти у визначений безпечний стан.

Чому матриця інтерфейсу важлива

Визначте, який пристрій є авторитетним джерелом SOC, активної потужності, реактивної потужності та стану мережі.
Визначте частоту оновлення, одиниці, масштабування, позначки часу, позначки якості та таймери -втрат зв’язку.
Перелічіть усі сигнали тривоги, попередження, спрацьовування, скидання, аварійну зупинку та перевизначення технічного обслуговування.
Пріоритет команд документа між локальними засобами керування, EMS, утилітою/агрегатором і SCADA оператора.
Перевірте ненормальні стани, а не лише нормальні команди заряджання та розряджання.

AC{0}}Coupled vs DC-Coupled BESS: як змінюється робота

info-1600-840

Застосуйте порівняння зчеплення всонячна-плюс-посібник із зберігання.

Фактор	AC-з’єднаний	DC-з’єднаний
Силовий шлях	Батарея використовує спеціальний PCS і підключається до шини змінного струму.	PV та батарея мають спільну архітектуру на стороні постійного струму-до перетворення мережі.
Модифікація	Часто просто там, де вже існує інфраструктура PV або AC.	Зазвичай потрібна більш тісна інтеграція з архітектурою фотоелектричного інвертора/постійного струму.
Незалежний контроль	PV і BESS часто можуть працювати як окремі активи AC.	Контроль PV і зберігання більш тісно скоординовані.
Збережена-конверсія сонячної енергії	PV AC може бути перетворений назад на DC для зберігання, а потім назад на AC.	Може зменшити етапи перетворення при зберіганні PV безпосередньо на стороні постійного струму.
Перевірки дизайну	Розподільний пристрій змінного струму, трансформатор, з'єднувальна здатність і захист.	Вікна напруги постійного струму, шляхи струму, межі перетворювача, захист та усунення несправностей.
Найкращий вибір	Залежить від обмежень щодо модернізації, робочої гнучкості та підключення до мережі.	Залежить від захоплення скорочення/вирізання, нової{0}}дизайну збірки та вбудованих елементів керування.

З’єднання змінного струму зазвичай привабливе для модернізації та незалежного контролю активів. Зв’язок постійного струму може бути привабливим для нових сонячних-плюс-акумуляторних установок, де важливе пряме захоплення фотоелектричної енергії або відсікання. Порівняйте енергетичні шляхи, обмеження з’єднання, режими роботи, ремонтопридатність та економіку життєвого циклу для конкретного проекту.

Як режими роботи BESS змінюються залежно від програми

Порогова диспетчеризація та поведінка поповнення детально описані вПосібник з гоління BESS peak.

Пріоритети-рівня закладу розробляються далі вПрактичний посібник C&I BESS.

застосування	Тригер	Мета контролю	Основне операційне обмеження
Пікове гоління	Попит на об’єкт наближається до порогу.	Виділення до і під час піку; перезаряджати без створення нового піку.	Точність прогнозу, доступний SOC і тривалість піку.
Зміна часу--користування	Заплановані тарифні періоди або оптимізований ціновий сигнал.	Заряд низький, розряд високий.	Ціновий спред після втрат і деградації.
Власне-споживання сонячної енергії	PV перевищує попит на місці або експортний ліміт.	Поглинути надлишок PV і розрядити пізніше.	Прогноз PV, ліміт експорту та запас батареї.
Резервне копіювання / острів	Відключення мережі або планове перенесення.	Підтримувати критичні навантаження та координувати острівні джерела.	Можливість-формування сітки, логіка передачі, кроки завантаження та резерв.
Підтримка сітки	Частота, напруга або зовнішній диспетчерський сигнал.	Надайте точну активну/реактивну відповідь.	Схвалення підключення, телеметрія, доступність і управління SOC.

Для додатків-контролю заряду дивакумуляторна система для голінняі перевірте конфігурацію відповідно до профілю навантаження закладу.

Проекти, що вимагають активної взаємодії з утилітою, можуть переглядати SINELINKнакопичувач-підключеного до мережі акумуляторарішення як відправну точку для технічного обговорення.

Ефективність BESS, стан заряду та стан здоров'я

info-1600-837

Застосуйте ці операційні концепції за допомогоюКерівництво BESS щодо розмірівперед вибором батареї або рейтингу PCS.

Стан заряду (SOC)

SOC оцінює залишковий заряд відносно визначеного придатного для використання або номінального посилання. Він не вимірюється безпосередньо, як напруга; BMS оцінює його на основі інтеграції струму, поведінки напруги, температури та моделей комірки. Точність може відхилятися, тому стратегія контролю може включати умови повторного калібрування.

Стан здоров'я (SOH)

SOH описує стан батареї відносно узгодженого еталонного значення, часто використовуючи доступну ємність, опір або потужність. Оскільки постачальники можуть розраховувати SOH по-різному, контракти повинні покладатися на визначену потужність або перевірку ефективності, а не на непояснений відсоток на інформаційній панелі.

Ефективність поїздки-туди

Ефективність-зарядження дорівнює поділенню надісланої енергії на енергію, використану для заряджання протягом визначеного циклу та межі вимірювання. Значення-лише постійного струму від батареї не можна порівняти зі значенням системи змінного струму, яка включає PCS, трансформатор і допоміжні навантаження. Ефективність також змінюється залежно від потужності, температури та тривалості очікування.

Деградація

Старіння календаря відбувається з часом; цикл старіння результат використання. На обидва впливають температура, SOC, глибина розряду, швидкість і конструкція комірки. EMS може обмінюватися короткостроковими-прибутками на довгострокові-деградації, обмежуючи SOC, потужність або пропускну здатність. Моделі проекту повинні використовувати гарантований робочий цикл і прозоре припущення збільшення.

Як BESS реагує на несправності та безпечно вимикається

Аномальні стани та засоби керування життєвим циклом описані вКерівництво з безпеки BESS.

Номінальні характеристики кабелю та кінцеві інтерфейси є частиною шляху захисту; проконсультуйтеся зПосібник з вибору кабелю BESSпри визначенні обмежень струму, несправності та встановлення.

Захист BESS не повинен залежати лише від розсилки програмного забезпечення. Рівні електрики та безпеки виявляють аномальний струм, напругу, ізоляцію, температуру, дим, газ або стан обладнання та ізолюють уражений рівень. Точна реакція залежить від архітектури та аналізу небезпеки, але типова послідовність полягає у зменшенні потужності, розмиканні контакторів або вимикачів, ізолюванні несправності, підтримці необхідних функцій виявлення/вентиляції, видачі сигналів тривоги та запобіганні несанкціонованому перезапуску.

Рівень комірки/модуля: моніторинг напруги та температури, балансування та захисні межі.
Рівень стійки: контактори, запобіжники, вимірювання струму, контроль ізоляції та місцеве керування.
Рівень PCS/AC: перевантаження по струму, аномалія мережі, захист від -островів і вимикача.
Рівень системи: аварійна зупинка, виявлення пожежі/газу, логіка вентиляції, контроль доступу та сигналізація SCADA.
Робочий рівень: блокування/маркування, план на випадок надзвичайних ситуацій, керування пошкодженим-обладнанням і контрольоване повернення в експлуатацію.

UL 9540A – це метод випробування-поширення теплового вогню-; це не універсальне твердження, що будь-яке встановлення є безпечним. Команди проекту повинні підтвердити перевірену конфігурацію, сертифікацію обладнання, прийняті коди, умови встановлення та вимоги AHJ.

Контрольний список операційної-обачності BESS

Повна схема потоку-потужності та межі вимірювання для кожного гарантованого значення.
Обмеження напруги/струму батареї щодо робочого діапазону PCS через SOC і температуру.
Звичайний режим, режим очікування,-запуск без роботи, осторонь, відновлення та аварійні робочі послідовності, якщо це можливо.
Список сигналів BMS–PCS–EMS, пріоритет команди та поведінка-втрати зв’язку.
Додаткове споживання під час заряджання, розряджання, очікування та екстремальних умов навколишнього середовища.
Випробування ємності, ефективності та відгуку в FAT/SAT і остаточні критерії прийняття.
Право власності на сигналізацію, керування віддаленим-доступом, обов’язки щодо оновлення програмного забезпечення та-збереження даних про події.
Гарантійні припущення щодо температури, вікна SOC, пропускної здатності, C-швидкості та доступності.

Потрібно зіставити режими роботи BESS із вашим профілем навантаження чи вимогами до мережі? Надішліть SINELINK свою заявку, цільові кВт/кВт-год, напругу в мережі, умови на місці та бажану архітектуру системи.

Обговоріть свій проект BESS

Для основної інтеграції C&I високої{0}}напруги перегляньтеАкумуляторна система високої{1}}напруги 1000 Вплатформи та підтвердьте її робоче вікно на основі вибраного PCS.

Місця з високою температурою навколишнього середовища або вимогами до щільної упаковки можуть оцінити aпромислова акумуляторна шафа-з рідинним охолодженнямпідтверджуючи резервування охолодження та потреби в обслуговуванні.

Часті запитання

BESS зберігає живлення змінного або постійного струму?

Акумуляторні елементи зберігають енергію електрохімічним способом і забезпечують постійний струм. PCS перетворює постійний струм від батареї на мережу змінного струму, що використовується в більшості установ і мереж.

Чи може BESS заряджатися і розряджатися одночасно?

Зазвичай одна батарея не заряджається і не розряджається одночасно. На рівні заводу різні струни або підсистеми можуть працювати по-різному, але засоби керування повинні запобігати ненавмисній циркуляції енергії та поважати архітектуру.

Що контролює, коли BESS заряджається або розряджається?

EMS або диспетчер підприємства застосовує розклади, тарифи, прогнози, обмеження на ділянку або команди мережі. Потім BMS і PCS обмежують або відхиляють команди, які виходять за межі безпечних умов обладнання.

Що станеться, коли BESS досягне 100% SOC?

BMS зменшує або припиняє допустимий заряд, коли клітини наближаються до своїх верхніх меж. Багато проектів працюють нижче абсолютного максимального SOC, щоб зберегти запас, термін служби або запас безпеки.

Чи може мережевий-BESS працювати під час відключення електроенергії?

Лише якщо PCS, захист і засоби керування призначені для роботи із оточенням або-формуванням мережі, а на об’єкті є схвалена схема передачі, заземлення та-керування навантаженням.

Чому доступна потужність BESS змінюється?

Доступна потужність може бути обмежена SOC, температурою комірки, напругою постійного струму, допустимим струмом, температурою PCS, навантаженням на реактивну-потужність, допоміжним обладнанням, несправностями або умовами мережі.

У чому різниця між EMS і SCADA?

EMS приймає або координує рішення щодо відправлення. SCADA в першу чергу забезпечує диспетчерське керування, візуалізацію, сигналізацію та історичні дані, хоча межі продуктів можуть збігатися.

Як вимірюється ефективність BESS?

Вимірюйте енергію, що надходить і виходить через ту саму визначену межу та цикл. Вкажіть, чи включає цифра PCS, трансформатор, HVAC та інші допоміжні засоби.

Що станеться, якщо зв’язок BMS буде втрачено?

Визначена безпечна поведінка може включати утримання консервативного обмеження, підвищення до нуля або відключення після тайм-ауту. Необхідно визначити точну послідовність і перевірити її.

Як BESS підтримує пікове гоління?

Контролер відстежує імпорт із сайту та розрядки до того, як попит перевищить ціль. Він також планує перезарядку, щоб зберегти SOC без створення нового піку.

Плануєте комерційний або промисловий проект зберігання акумуляторів? Поділіться своїм профілем навантаження, варіантом використання, цільовою тривалістю, підключенням до мережі та відповідністю ринку.

Надішліть запит на перегляд конфігурації BESS

Висновок

BESS працює за допомогою постійної координації, а не простої команди ввімкнення/вимкнення акумулятора. EMS визначає мету, BMS захищає акумулятор, PCS контролює перетворення електроенергії, а системи захисту та моніторингу перевіряють кожен робочий стан. Проектні групи, які завчасно визначають ці інтерфейси, обмеження та межі вимірювання, мають кращі можливості для отримання передбачуваної продуктивності, безпечної експлуатації та гарантій, що мають силу.